本文關(guān)鍵詞：中北太平洋深水放射成因釹—鉛—鉿同位素物源與演化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：海洋放射成因釹(Nd)、鉛(Pb)、鉿(Hf)同位素是古海洋古氣候研究領(lǐng)域強(qiáng)有力的地球化學(xué)示蹤劑,在過(guò)去二十年內(nèi)取得了豐富的成果。這些放射成因同位素在大洋中的存留時(shí)間較短,一般為數(shù)百年,小于海水的平均混合時(shí)間,因此這些同位素信號(hào)一方面可以被洋流搬運(yùn)至較遠(yuǎn)的地區(qū),另一方面又不會(huì)在全球尺度上被混合所均勻,因此能用來(lái)有效地示蹤洋流和大陸物源輸入的變化。準(zhǔn)確地理解Nd-Pb-Hf元素的海洋地球化學(xué)循環(huán)對(duì)其在古海洋和古氣候環(huán)境方面的應(yīng)用具有重要的意義。盡管前人對(duì)這些放射成因同位素在海洋中的地球化學(xué)行為已有較多認(rèn)識(shí),但依然存在若干基本問(wèn)題有待進(jìn)一步研究,其中包括Nd同位素悖論、海水Nd-Hf同位素趨勢(shì)線成因機(jī)制、以及海洋尤其是太平洋Pb的來(lái)源與輸運(yùn)方式。本研究將通過(guò)分析中北太平洋鐵錳結(jié)殼的放射成因Nd-Pb-Hf同位素組成,對(duì)上述亟待研究的基本問(wèn)題進(jìn)行深入的探討,并提出新的認(rèn)識(shí)。為了闡明中北太平洋深水Nd同位素演化與現(xiàn)代/古洋流循環(huán)之間的關(guān)系,本研究報(bào)道了取自于中北太平洋20°N附近海山17個(gè)不同深度鐵錳結(jié)殼表層樣的Nd同位素?cái)?shù)據(jù),并結(jié)合近年來(lái)發(fā)表的該地區(qū)現(xiàn)代海水Nd同位素的組成,首次提出北太平洋中層水(NPIW,300-800m)在西太平洋邊緣所攜帶的富放射成因Nd,是中北太平洋深水的富放射成因Nd的重要來(lái)源,而中太平洋表層海水的影響可能不大。這凸顯了大陸邊緣洋流垂向混合輸入對(duì)中北太平洋深水Nd同位素平衡的作用,修正了表層洋流輸入可能是中北太平洋深海Nd主要源區(qū)的傳統(tǒng)觀點(diǎn),并為深入認(rèn)識(shí)海洋Nd和其他元素循環(huán)提供了啟示。同時(shí),為了進(jìn)一步厘清該海域新生代以來(lái)的Pb同位素物源演化,本研究報(bào)道了該海域四塊新的鐵錳結(jié)殼的Nd和Pb同位素演化數(shù)據(jù)(其中2塊來(lái)自馬里亞納島弧附近,2塊來(lái)自中部海域)。與以往報(bào)道的同位素?cái)?shù)據(jù)相比,本研究首次發(fā)現(xiàn)了中北太平洋深水Pb同位素在新生代具有系統(tǒng)的差異性演化現(xiàn)象。同時(shí),對(duì)中國(guó)黃土的分步淋濾實(shí)驗(yàn)表明可淋濾Pb主要存在于鐵錳氧化物相中,并且是被風(fēng)沙顆粒自身風(fēng)化淋濾所帶出。因此本研究提出全球背景火山氣溶膠Pb的通量可能太低而不足以控制中太平洋深水Pb同位素信號(hào)。而早新生代由于風(fēng)沙硅酸鹽通量極低,因而島弧的風(fēng)化輸入(以及45-20Ma增強(qiáng)的熱液輸入)可能控制了Pb同位素的不均一演化。漸新世以后,特別是20 Ma以后,亞洲風(fēng)沙的輸入逐漸增強(qiáng),而變成了Pb的重要源區(qū),但島弧輸入的影響對(duì)于解釋觀測(cè)到的Pb同位素分布不均一性仍然是必要的。盡管如此,對(duì)于元素Pb及其同位素是如何響應(yīng)表層物源或者其他控制因素的變化仍然缺少定量的認(rèn)識(shí)。本研究根據(jù)Pb的強(qiáng)顆�；钚砸约爸刑窖鬁佧}循環(huán)的特點(diǎn),推導(dǎo)了一維垂向方向Pb的吸附-擴(kuò)散-對(duì)流過(guò)程的平衡方程,定量地模擬了人類活動(dòng)前中太平洋深水Pb同位素對(duì)吸附常數(shù)、不同物源通量、海水上涌速率等參數(shù)變化的敏感性。在合理的參數(shù)變化范圍內(nèi),該模型揭示了中北太平洋深水Pb同位素只對(duì)表層輸入比較敏感,而來(lái)自南大洋深水向北太平洋傳輸?shù)呢暙I(xiàn)則較小。此外,由于Sm-Nd和Lu-Hf元素對(duì)在巖漿活動(dòng)中的相容性類似,大多數(shù)固體巖石的Hf,Nd同位素組成具有很好的線性關(guān)系。有趣的是海水以及海洋自生沉積鐵錳氧化物的Nd-Hf同位素在εNd-εHf圖上明顯地偏離了陸地巖石的趨勢(shì)線。在大陸物質(zhì)風(fēng)化和搬運(yùn)過(guò)程中,礦物分選作用和不同礦物不一致的抗風(fēng)化能力(比如Hf的載體礦物鋯石強(qiáng)烈抗風(fēng)化)會(huì)使得風(fēng)化產(chǎn)物的Hf同位素組成與全巖發(fā)生分餾。盡管許多研究表明大陸巖石風(fēng)化輸入對(duì)海洋Hf的收支平衡是關(guān)鍵的,但不一致的鋯石風(fēng)化效應(yīng)能否充分解釋海洋Nd-Hf同位素趨勢(shì)線與巖石不一致的現(xiàn)象仍然沒(méi)有得到很好的約束。最近幾年陸續(xù)發(fā)表的河流碎屑鋯石U-Pb年齡-Hf同位素?cái)?shù)據(jù)為定量研究這一問(wèn)題提供了可能。本研究根據(jù)河流碎屑錯(cuò)石的U-Pb年齡和Hf同位素組成數(shù)據(jù)以及上部大陸地殼的平均成分提出了新的巖石中非鋯石組分(zircon free part, ZFP)的Nd-Hf同位素演化模型。模擬的結(jié)果顯示,單純僅考慮鋯石與巖石其他組分作為一個(gè)整體之間的不一致風(fēng)化(或稱差異風(fēng)化)效應(yīng)對(duì)解釋所觀測(cè)到的海洋富放射成因Hf同位素組成和Nd-Hf趨勢(shì)線是有問(wèn)題的,而不僅考慮鋯石同時(shí)也考慮其他各礦物組分之間的不一致風(fēng)化對(duì)表生Hf同位素地球化學(xué)循環(huán)很可能也是重要的,這與最近關(guān)于非鋯石組分不一致風(fēng)化對(duì)Hf同位素的影響的觀測(cè)研究相吻合。
【關(guān)鍵詞】：新生代 中北太平洋 鐵錳結(jié)殼 海洋地球化學(xué) 釹同位素 鉛同位素 鉿同位素 鋯石
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P736.44
【目錄】：

• 摘要7-9
• Abstract9-13
• 第一章 緒論13-29
• 1.1 概述13-14
• 1.2 放射成因Nd-Pb-Hf同位素海洋地球化學(xué)研究背景14-21
• 1.2.1 Nd和Hf同位素14-18
• 1.2.2 Pb同位素18-19
• 1.2.3 現(xiàn)代和古海水Nd-Pb-Hf同位素組成的獲取方法19-21
• 1.3 中北太平洋Nd-Pb-Hf同位素研究現(xiàn)狀21-22
• 1.4 海洋Nd-Pb-Hf同位素地球化學(xué)研究存在的主要問(wèn)題22-26
• 1.5 論文選題及研究方法26-29
• 第二章 中北太平洋深海Nd同位素的分布與傳輸途徑29-40
• 2.1 導(dǎo)言29-30
• 2.2 現(xiàn)代北太平洋洋流體系及本研究區(qū)洋流結(jié)構(gòu)概述30
• 2.3 樣品與方法30-31
• 2.4. 結(jié)果與討論31-39
• 2.4.1 結(jié)殼表層樣Nd同位素分析結(jié)果31-34
• 2.4.2 深海Nd同位素的分布與富放射成因Nd的傳輸34-37
• 2.4.3 對(duì)海洋Nd循環(huán)的啟示37-38
• 2.4.4 結(jié)殼表層樣Nd同位素與海水以及新生代中北太平洋Nd同位素的比較38-39
• 2.5 小結(jié)39-40
• 第三章 新生代中北太平洋Pb同位素的差異性演化與物質(zhì)來(lái)源40-60
• 3.1 導(dǎo)言40-42
• 3.2. 樣品與方法42-44
• 3.3. 結(jié)果44-48
• 3.4 討論48-59
• 3.4.1 本文數(shù)據(jù)和已發(fā)表數(shù)據(jù)的比較48-50
• 3.4.2 中北太平洋深水Pb同位素演化中的地理控制因素50-56
• 3.4.3 平流層火山氣溶膠沉降對(duì)北太平洋Pb同位素演化的作用56-59
• 3.5. 小結(jié)59-60
• 第四章 中北太平洋海水鉛濃度和同位素分布的模擬研究60-70
• 4.2 導(dǎo)言60-62
• 4.3 模型介紹62-65
• 4.4 討論65-69
• 4.4.1 無(wú)對(duì)流擴(kuò)散作用下Pb的分布65-68
• 4.4.2 不同吸附常數(shù)對(duì)Pb分布的影響68-69
• 4.5 小結(jié)69-70
• 第五章 大陸風(fēng)化鋯石效應(yīng)的定量研究70-78
• 5.1 導(dǎo)言70
• 5.2 數(shù)據(jù)收集與模擬方法70-73
• 5.3 影響鋯石效應(yīng)計(jì)算的復(fù)雜因素和模型檢驗(yàn)73-75
• 5.4 結(jié)果75-76
• 5.5 討論76
• 5.6 啟示與小結(jié)76-78
• 第六章 結(jié)論78-79
• 參考文獻(xiàn)79-98
• 附件98-101
• 致謝101-102
• 攻讀博士期間獲獎(jiǎng)、發(fā)表論文情況102-105

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前9條

1 趙葵東;蔣少涌;鄭新源;陳天宇;凌洪飛;;海洋Nd同位素演化及古洋流循環(huán)示蹤研究[J];地學(xué)前緣;2009年05期

2 凌洪飛,蔣少涌,倪培,張志遠(yuǎn),周懷陽(yáng);新生代古海洋Nd同位素演化及其古環(huán)境意義[J];地質(zhì)論評(píng);2001年03期

3 吳瓊;劉志飛;;Nd同位素方法應(yīng)用于示蹤古洋流的研究進(jìn)展[J];地球科學(xué)進(jìn)展;2010年02期

4 周楓,凌洪飛,陸尊禮,蔣少涌;中太平洋鐵錳結(jié)殼鉛同位素研究[J];海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì);2005年01期

5 劉季花;海洋環(huán)境中Nd的同位素組成及其地質(zhì)意義[J];海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì);1998年04期

6 韓喜球;邱中炎;馬維林;錢江初;;富鈷結(jié)殼高分辨率定年:地球軌道周期印記法與~(230)Th_(ex)/~(232)Th測(cè)年法對(duì)比研究[J];中國(guó)科學(xué)(D輯:地球科學(xué));2009年04期

7 ;Late Cenozoic history of deep water circulation in the western North Pacific: Evidence from Nd isotopes of ferromanganese crusts[J];Chinese Science Bulletin;2012年31期

8 孟憲偉,杜德文,程振波;沖繩海槽有孔蟲殼體的微量元素Sr,Nd同位素地球化學(xué)[J];海洋學(xué)報(bào)(中文版);2001年02期

9 胡昒;凌洪飛;陳天宇;;海洋鉿同位素演化及其對(duì)大陸物源與洋流變化的啟示[J];海洋學(xué)報(bào)(中文版);2012年03期

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本文編號(hào)：373930